液体和固体电介质的击穿特性
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气体固体液体电介质击穿过程的异同在我们生活中,气体、固体、液体和电介质都扮演着重要的角色,但当它们遇到电压时,情况就变得有趣了。
想象一下,就像我们在热锅上煮水,水分子一开始懒洋洋地呆着,突然加热之后,它们开始活跃,整个气氛瞬间就变得热烈起来。
这就像气体在电场下,随着电压的增加,气体分子们逐渐被激发,最终达到一种击穿的状态。
哇,这可是个激动人心的时刻,气体里的离子开始奔跑,像是聚会的年轻人,一下子就打破了原有的沉寂,形成了电流。
这种现象我们称为“气体击穿”,听起来是不是挺酷的?再说说固体,固体的击穿就像是在一个坚固的城堡里,原本安静的守卫突然发现外面来了敌人,固体中的电子并不容易被激发。
它们得先突破重重防线,经过一番苦战,才有可能进入击穿状态。
这时候,城堡里就会出现一条裂缝,电流也就趁机而入。
固体的击穿往往需要更高的电压,这就像打破坚冰,非得动用点“重武器”才能奏效。
而液体的情况又是另一番景象。
液体分子就像在水中游泳的鱼儿,一开始在电场的影响下,它们也会变得活跃。
但液体的击穿更像是一场聚会,朋友们在水里玩得正欢,电场的出现就像是一个闪亮的烟花,把大家的注意力吸引过去。
随着电压的增加,液体分子开始剧烈运动,最终形成了导电路径。
这种情况常常会让人联想到水电的奇妙联系,真是让人感叹大自然的神奇。
再来看看电介质,这可是一位非常特别的角色。
电介质就像是聚会中总是保持冷静的人,虽然它的结构相对复杂,但在电场作用下,它却能产生极大的极化效应。
当电场施加到它身上时,电介质内部的电偶极子开始排列,形成了一个隐秘的保护层。
可是,当电压足够高时,这层保护就会被打破,电流便会蜂拥而入,形成击穿现象。
这就像是终于忍不住加入舞池的朋友,一下子就把气氛推向了高兴。
说到这里,我们不得不提到这些击穿过程的异同。
气体、固体、液体和电介质都可以在电场的影响下发生击穿,但每种物质的“耐压能力”可不一样。
气体需要较低的电压,固体的耐压最高,液体则介于两者之间,而电介质则有自己独特的表现方式。
6.扩散7.改善电场分布、削弱气隙中的游离过程8.固体介质9.20℃、101.310.低11.增大12.250/250013.空间电荷14.增大三、简答题1.答:(1)因棒极附近场强很高,不论棒的极性如何,当外加电压达到一定值后,此强场区内的气体首先发生游离。
当棒具有正极性时,间隙中出现的电子向棒极运动,进入强电场区,引起碰撞游离,形成电子崩。
在放电达到自持、爆发电晕之前,在间隙中存在大量游离过程。
当电子崩达到棒极后,其中的电子就进入棒极,而正离子仍留在空间,相对来说缓慢地向板极移动。
即在棒极附近,积聚起正空间电荷,从而减少了紧贴棒极附近的电场,而加强了游离区外部空间的电场。
这样,棒极附近的电场被削弱,难以形成流柱,这就使得自持放电也即电晕放电难以形成,所以电晕起始电压高,击穿电压低。
(2)当棒具有负极性时,阴极表面形成的电子立即进入强电场区,形成电子崩。
当电子崩中的电子离开强电场区后,电子就不再能引起游离,而以越来越慢的速度向阳极运动。
电子崩中的正离子逐渐向棒极运动而消失于棒极,但由于其运动速度较慢,所以在棒极附近总是积聚着正空间电荷。
而在其后则是较分散的负空间电荷。
负空间电荷由于浓度小,对外电场的影响不大,而正空间电荷将使电场参考答案第一章电介质的极化、电导和损耗一、单项选择题:1. D2. D3. B二、填空题:1. 增大了2.电子式极化、离子式极化、偶极子式极化、空间电荷极化(夹层式极化)3.在电场作用下极化程度的物理量4.电子式极化、离子式极化5.偶极子式极化、空间电荷极化(夹层式极化)6.大些7.离子性、电子性8. 电导强弱程度9.电场强度、温度、杂质10.体积电导、表面电导11.电导损耗、极化损耗12.电导13.δωCtg U 214.电导三、简答题1.答:电介质的电导为离子性电导,随着温度的升高,分子的热运动加剧,分子之间的联系减弱,介质中离解出的离子数目增多,所以电导率增大。
而导体的电导是电子性电导,温度升高,分子的热运动加剧,电子在电场作用下定向运动时遇到的阻力增大,所以电导率降低。
第5章电介质的击穿气体电介质的击穿液体电介质的击穿固体电介质的击穿¾电介质的击穿介质发生击穿时,通过介质的电流剧烈地增加,通常以介质伏安特性斜率趋向于∞(即dI/dU=∞)——击穿发生的标志。
¾击穿电压¾击穿场强:电介质的击穿场强是电介质的基本电性能之一,它决定了电介质在电场作用下保持绝缘性能的极限能力。
5.1 气体电介质的击穿¾正常气体中的载流子(离子和电子)在外电场作用下迁移,形成电流电流随电压增加而增加电离产生的载流子来不及复合,全部到达电极气体中出现碰撞电离,载流子浓度增大,电流不再保持恒定而迅速上升载流子数剧增,气体中的电流无限增大(dI/dU→∞)——丧失绝缘性能。
气体击穿(气体放电):气体由绝缘状态变为良导电状态的过程。
击穿场强:均匀电场中击穿电压与气体间隙距离之比.击穿场强反映了气体耐受电场作用的能力,即气体的电气强度。
平均击穿场强:不均匀电场中击穿电压与间隙距离之比称¾气体发生击穿时除电流剧增外,通常还伴随有发光及发热等现象。
5.1.1 均匀电场中气体击穿的理论1.气体击穿的汤逊(Townsend)理论电子崩形成过程(电子倍增过程)(1)电子崩与电流倍增外界电离因子在阴极附近产生了一个初始电子,如果空间电场强度足够大,该电子在向阳极运动时就会引起碰撞电离,产生一个新的电子,初始电子和新电子继续向阳极运动,又会引起新的碰撞电离,产生更多的电子。
α如电离系数为,则从阴极出发的一个电子,行经单位距离后增加为2α个电子。
类似雪崩似地发展,这种急剧增大的空间电子流被称为电子崩。
电子崩模型右图所示,在电子崩发展过程中,崩头最前面集中着电子,其后直到崩尾是正离子。
在强电场中出现电子崩α的过程称为过程。
这样的放电依赖于外界条件的,也称为非自持放电.(2)气体的自持放电实验发现,当气隙不太宽时,放电与电极材料有关,因而导致考虑γ过程的作用,由γ过程和过程一起来决定气隙中的电流。
高电压技术各章选择判断题汇总及答案附期末测试第一章电介质的极化、电导和损耗1.单选题用于电容器的绝缘材料中,所选用的电介质的相对介电常数()。
A 应较大B 应较小C 处于中间值D 不考虑这个因素A2.单选题偶极子极化()。
A 所需时间短B 属于弹性极化 C 在频率很高时极化加强D 与温度的关系很大D3.单选题电子式极化()。
A 所需时间长B 属于弹性极化C 在频率很高时极化加强D 与温度的关系很大B4.单选题离子式极化()。
A 所需时间长B 属于弹性极化C 在频率很高时极化加强D 与温度的关系很大B5.单选题极化时间最长的是()。
A 电子式极化 B 离子式极化 C 偶极子极化 D 空间电荷极化D6.单选题极化时伴随有电荷移动的是()。
A 电子式极化 B 离子式极化C 偶极子极化D 夹层极化D7.单选题夹层极化中电荷的积聚是通过电介质的()进行的。
A 电容B 电导C 电感D 极化B8.单选题相对介电常数是表征介质在电场作用下()的物理量。
A 是否极化B 损耗C 击穿D 极化程度D9.单选题对于极性液体介质,温度较低时,随温度的升高,极化()。
A 减弱B 增强C 先减弱再增强D 不变 B10.单选题用作电容器的绝缘介质时,介质的相对介电常数应()。
A 大些B 小些C 都可以D 非常小A11.单选题用作一般电气设备的绝缘时,介质的相对介电常数应()。
A 大些B 小些C 都可以D 非常小B12.单选题表征电介质导电性能的主要物理量为()。
A 电导率B 介电常数C 电阻D 绝缘系数A13.单选题电介质的电导主要是()引起的。
A 自由电子B 自由离子C 正离子D 负离子B14.单选题金属导体的电导主要是()引起的。
A 自由电子B 自由离子C 正离子D 负离子A15.单选题通常所说的电介质的绝缘电阻一般指()。
A 表面电阻B 体绝缘电阻C 表面电导D 介质电阻B16.单选题直流电压(较低)下,介质中流过的电流随时间的变化规律为()。
名词解释电介质的击穿电介质的击穿是指当电场强度超过电介质所能承受的临界值时,电介质将会发生电击穿现象。
电介质是物质中的一种,可以是固体、液体或气体,具有较高的电阻性能,能够在不充分电的情况下维持电荷的分布和电场的存在。
然而,当电场强度超过其承受能力时,电介质会失去其绝缘特性,电荷将得以通过电介质导电,从而导致电击穿现象的发生。
电击穿是电气技术中一个非常重要的现象,在很多领域都起着关键作用。
了解电介质的击穿现象有助于我们改进电气设备和系统的设计,提高其安全性和可靠性。
一、电介质击穿的成因电介质的击穿现象主要有以下几种成因:1. 电击自发放电:当电介质中的电场强度达到一定程度时,电介质分子中的电子被强电场激发,从而离开其原位形成自由电子,引发电击穿。
2. 断裂击穿:电介质中存在微观缺陷或外部应力作用时,电场强度集中在这些缺陷或应力周围,造成电介质局部击穿。
3. 热击穿:当电场强度很高时,电介质中的电流会产生较大的热量,导致局部温度升高,电介质无法将热量有效散发,最终导致电介质局部击穿。
4. 温升击穿:在交流电场中,电介质的极性会周期性变化,当电场强度足够高时,电介质不断受到能量的输入,导致其温度升高,最终引发电击穿。
二、电击穿的影响和应对措施电击穿现象对电气设备和系统的安全运行会产生很大的影响,可能导致设备的损毁、线路的中断、系统的故障等。
因此,为了避免电击穿的发生,我们可以采取以下措施:1. 选用合适的电介质材料:不同的电介质具有不同的电击穿强度,正确选择合适的电介质材料可以提高电气设备的抗电击穿能力。
对于特定的应用场景,可以通过优化电介质材料的组分、结构和制备工艺来提高其电击穿强度。
2. 加强设计和绝缘:在电气设备的设计过程中,应充分考虑电介质的击穿问题,采取合适的绝缘措施,如增加绝缘距离、引入绝缘涂层、采用电介质缓冲层等,以提高电气设备的绝缘性能和防护能力。
3. 控制电场强度:通过控制电场强度,可以有效地避免电击穿的发生。